一起发电机出口断路器操作机构故障引起的障碍

刘 芳

（福建泉州市山美水电厂，福建 泉州 362000）

一起发电机出口断路器操作机构故障引起的障碍

刘 芳

（福建泉州市山美水电厂，福建 泉州 362000）

通过我站一起较为罕见的断路器障碍分析，对断路器在运行中存在的问题提出了防患措施，但障碍分析中存在的一些疑问还有待分析和查明。

断路器；操作机构；故障

0 概述

断路器为水电站重要设备，其运行状态的好坏直接影响到水电厂的安全和稳定运行。电力运行和试验站的故障统计表明，高压开关最突出的问题就是机械和绝缘问题。机械故障主要由生产制造、安装调试、检修等环节引发。

下面就我站一起断路器操作机构故障进行分析和探讨。

1 发生经过

2013年7月4日00∶28，山美水电厂3号机组停机过程中603开关跳闸后，监控系统上位机发“10kVⅢ母线6304PT无压”信号；08∶04，3号发电机开机，转速达到额定值后，发电机起励失败，上位机报发电机“励磁系统风机停转”，经检查励磁系统无故障，现场人员通过手动调整励磁装置，对发电机零起升压，当发电机机端电压达3.5kV时，发电机组发出不正常振动声，振动较大，于是将发电机组转检修，“10kVⅢ段母线6304PT无压”信号复归。对发电机组机械、电气等设备进行检查和测试，3号机603出口断路器三相对地绝缘测试均未发现异常，当将3号机603出口断路器由“检修位置”推至“工作位置”时，上位机发“10kVⅢ段母线6304PT无压”信号、3号主变继电保护发“电压回路断线”故障信号、3号机继电保护发“PT断线”故障信号、10kVⅢ段母线和3号发电机母线微机消谐装置显示“C相金属性接地”和“三分频谐振”信号；同时10kVⅢ段母线PT二次电压表A、B相对地电压上升到相线电压，C相对地电压为零；发电机出口PT二次电压三相有压且平衡。在将3号机603出口断路器由“检修位置”推至“工作位置”时且伴有放电的声音，断路器在“工作位置”时放电声立即消失；于是将3号机603出口断路器由“工作位置”退出至“检修位置”时，上述现象消失。

2 现场初步判断

（1）3号主变继电保护发“电压回路断线”故障信号，10kVⅢ段母线微机消谐装置显示“C相金属性接地”和“三分频谐振”信号，同时10kVⅢ段母线PT二次电压表A、B相对地电压上升到相线电压，C相对地电压为零。根据以上故障信号和电压分析，判断10kVⅢ段母线所联接设备一次有接地故障。

（2）将3号机603出口断路器由“检修位置”推至“工作位置”时且伴有放电的声音，判断接地故障有可能发生在3号机603出口断路器处。

（3）发电机母线微机消谐装置显示“C相金属性接地”和“三分频谐振”信号，3号机继电保护发“PT断线”故障信号，现场人员判断故障设备发生单相接地时除了对地放电外，还对3号发电机母线放电，才会造成3号机母线有压。

3 原因分析

当技术人员到达现场后，通过对上述现象认真分析，得出如下结果∶

（1）如果10kVⅢ段母线所联接设备一次有接地故障，应该有很响的异常声音，同时伴有很刺激的异常气味，但现场没有此现象。

（2）如果是C相金属性接地，3号主变继电保护应该发“单相接地”信号，而不是“电压回路断线”故障信号。

（3）因为没有直接的电气连接，3号发电机母线三相不该有电压，同时母线消谐装置不会显示“C相金属性接地”和“三分频谐振”，3号发电机继电保护也不该有“PT断线”故障信号。

（4）3号发电机在零起升压过程中有不正常振动，说明发电机定子和转子磁场间存在着不平衡电枢反应，发电机处于严重不对称运行状态。

（5）通过综合分析判断可能是3号机603出口断路器C相接通或是通过603出口断路器对发电机母线放电。

4 3号机603出口断路器检查

（1）将3号机603出口断路器拉到检修小车上，对603断路器三相断口进行绝缘测试，A、B相断路器断口间电气绝缘强度正常，但C相断口间电气绝缘电阻值为0，万用表电阻档测试时显示C相为接通状态。

（2）打开断路器操作机构，发现断路器C相推拉螺杆下的固定螺母掉下来，导致断路器操作机构分闸时C相未能与其它两相同时断开。

5 故障处理及改进措施

（1）检修人员重新将断路器推拉杆固定螺母安装，在其后机加上一个左旋螺母，这样既使上一个固螺母松动也不会造成脱落；将其它两相也作同样处理。同时对全厂所有的真空断路器的操作机构进行一次全面检查，以相同的方法处理，防止类似故障发生。

（2）对3号机603出口断路器做开关性能测试，如开关行程、同期、分合闸速度，对地电气强度，断口电气强度等测试，与试验规程和出厂报告相符后，将断路器投入至“工作位置”，再没有发生上述故障现象，3号机开机后正常运行。

6 各种故障信号产生的原因分析

（1）10kVⅢ段线母电压值及母线消谐装置信号∶由图1可以看出，当断路器C相未断开时，发电机通过C相充电与机端三相电压互感器一次绕组中性点未接地的情况下，一次绕组是等电位，均为C相电压，中性点对地电压也为C相对地电压；当机端电压互感器中性点工作接地时，造成了C相电压接地假象，使得母线A、B相对地电压升高为线电压，C相对地电压为0，因此消谐装置发出的故障信号是正常。

图1

（2）发电机机端电压值及发电机母线消谐装置信号∶由图2看出，机端电压互感器与发电机绕组连接，当只加C相电压时，发电机三相绕组和机端三相电压互感器一次绕组是等电位，在二次侧都感应出基波电压值，为同相序，电压互感器二次侧零序电压绕组有电压，且数值为近100V。虽然3号机定子绕组的阻抗分压，但对一基波阻电压来说，发电机定子绕组的阻抗远小于PT一次绕组的阻抗。消谐装置发出的故障信号正常。

图2

（3）3号机603出口断路器由“冷备用位置”推至“工作位置”时有异常声音，则是由于发电机绕组与母线电位差及绕组的电容对地效应，当隔离触头离两边母线较近时产生了放电声，但当对发电机充电完成时，则放电声消失。

（5）继电保护与消谐装置发出的故障信号有差别，是由于两套装置为不同厂家生产，对“单相接地”和“PT断线”的判据不同，后者是以任一相对地电压低于一定数值、二次侧零序电压高于一定数值时即判断为“单相接地”；而前者判据与后者基本相同但要外加“PT断线”闭锁条件。因此主变和发电机继电保护不发“单相接地”信号。

7 结束语

山美水电厂3号机603出口断路器C相未分闸造成故障，笔者调查了多个断路器制造厂家，上百万台断路器均未出现过此状况，因此是一次非罕见障碍；同时在同类发电厂中也从未出现过此障碍，因此在故障分析上难免有所欠缺。但从本次故障中也反映出以下问题∶上位机发“10kVⅢ母线6304PT无压”信号时，未能引起现场值人员的重视，以为是上位机误发信号，既未到现场巡查又未上报生产技术人员，导致故障长时间存在，给设备的安全运行造成一定的损害，因此应在管理措施上加以防患；“10kVⅢ母线6304PT无压”定义有误，应更改为“10kVⅢ母线6304PT电压异常”；同时7月4日00∶28，3号机停机后出口断路器C相应该是在合位，而3号主变及发电机保护为什么均没有发出故障信号的原因有待进一步分析和查明。

TM561

B

1672-5387（2014）02-0060-03

2013-08-15

刘 芳（1974-），女，工程师，从事水电站机电设备运行工作。